São João da Boa Vista - FESJBV - Faculdade de Engenharia, São João da Boa Vista

URI Permanente para esta coleçãohttps://hdl.handle.net/11449/253972

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Multi-objective optimization of a neural network-based nonlinear equalizer in unrepeated digital coherent optical communication systems
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-28) Dantas, Lucas Cardinal ; Garde, Ivan Aritz Aldaya ; Guillardi Júnior, Hildo ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
In this work, we propose using neural networks to mitigate intersymbol interference introduced by the fiber in optical communication systems. This mitigation method is well known, nevertheless the majority of studies that we traced back in the literature process only the symbol of interest, and consequently, cannot compensate the intersymbol interference. The approach presented in this work includes also using adjacent symbols, as there is a correlation between these symbols distortion. But, this increases the computational complexity. For that reason, we also analyzed the computational complexity to train the neural network. We were not able to trace back in the literature works that performed this multi-objective analysis, taking into account the adjacent symbols for training the neural network and also the computational complexity.
Análise dos efeitos de ligas com memória de forma e de fenômenos aerodinâmicos não lineares em regime pós-flutter para a coleta piezo-aeroelástica de energia
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-24) Cassales, Luís Felipe Moreira da Silva ; Sousa, Vagner Candido de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho é verificado o efeito combinado de duas não-linearidades, uma estrutural e outra aerodinâmica, no comportamento eletro-aeroelástico de um aerofólio com dois graus de liberdade: translação no eixo vertical e rotação em torno do centro elástico. A não-linearidade estrutural advém do efeito superelástico proporcionado pelo ciclo de histerese da transformação entre as fases austenítica e martensítica do par antagônico de molas helicoidais em liga de memória de forma Ni-Ti, que constituem o vínculo de rotação do aerofólio. A não-linearidade aerodinâmica advém do efeito cumulativo dos vórtices gerados a partir do descolamento da camada limite aerodinâmica durante o estol dinâmico, cuja implementação baseia-se no modelo de Beddoes-Leishman. São investigados os efeitos combinados dessas não-linearidades em regime de pós-flutter com vistas a melhoria do envelope de colheita de energia elétrica através de acoplamento piezoelétrico realizado sobre o vínculo de translação. Os resultados demonstraram ampliação significativa do intervalo de velocidades para colheita de energia a partir da aplicação de valores adequados de pré-carga às molas em liga de memória de forma.
Controle de transição para veículo de decolagem e aterrissagem vertical - VTOL
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-29) Spadão, João Pedro ; Santos, Wilian Miranda dos ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
No contexto de veículos aéreos tripulados e não tripulados, o eVTOLs são aeronaves que vêm se destacando no século XXI, com projeções promissoras para o futuro. Com aplicabilidades desde o transporte de carga até o de pessoas, essas aeronaves unem a versatilidade de um helicóptero com a eficiência e autonomia de um asa fixa. Uma fase importante presente no voo dessas aeronaves é a transição da condição de voo pairado para o voo de cruzeiro, onde forças provenientes dos lifters e da asa fixa coexistem e geram desafios de controle para os sistemas de automatismo. Com o objetivo de estudar, desenvolver e aprimorar os conceitos de controle da fase de transição, o presente trabalho adaptou e modelou uma aeronave radio controlada eVTOL de pequeno porte. Controles de voo pairado e de voo asa fixa foram propostos para atuarem nas diferentes fases de voo. Para comandar a interação entre ambos, um sistema de switch foi proposto e estratégias diferentes de controle foram estudadas e testadas, como por exemplo a função sigmoide para o switch entre controladores. Verificou-se que dependendo dos parâmetros escolhidos, é facilmente provocado o fenômeno de estol durante a fase de transição, realçando a alta dependência nas forças de tração dos lifters para velocidades iguais ou ligeiramente superiores à velocidade de estol, de forma a proporcionar sucesso na transição. Os melhores resultados foram obtidos para configurações em que ainda havia pouca ou alguma força gerada pelos Lifters em velocidades até 10 % acima da velocidade de estol da aeronave.
Estudo de sensores de componentes orgânicos voláteis (VOCs) à base de nanofios de óxidos metálicos decorados com nanopartículas metálicas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-24) Paiva, Murilo Pulze ; Amorim, Cleber Alexandre de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho teve como objetivo desenvolver um circuito capaz de interrogar sensores baseados em nanofios de SnO2 para detecção de CO e CO2. Atualmente, os sensores comerciais apresentam um alto custo ou baixa sensibilidade. Além disso, uma das abordagens deste trabalho é desenvolver um dispositivo que, futuramente, possa servir como uma rede de sensores para monitoramento de focos de incêndio. Para isso, foram testadas duas configurações e geometria dos dispositivos: i) um único nanofio; ii) filme de nanofios. Em ambos os casos, foram testados dispositivos decorados com nanopartículas de paládio, visando melhorar a resposta sensorial dos dispositivos. A resposta elétrica foi analisada quanto às caracterizações corrente-tensão e corrente-tempo em temperatura ambiente e com o dispositivo sob aquecimento, em diferentes concentrações dos gases estudados. Um fator importante para o desenvolvimento de dispositivos sensoriais é a sua sensibilidade. Portanto, será realizado um estudo sobre a funcionalização dos nanofios com base em caracterizações estruturais como difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDX) e microscopia de força atômica (AFM). Espera-se, com isso, obter maior sensibilidade e seletividade dos dispositivos, que serão testados a diferentes temperaturas para identificar os picos de sensibilidade e compará-los com dispositivos descritos na literatura cientifica. Outro ponto importante a ser analisado é o tempo de resposta e recuperação dos dispositivos, conforme a rapidez e consistência das respostas, cruciais para a segurança e eficácia em muitas aplicações.
Estudo do desempenho de redes baseadas em RSMA e STAR-RIS sob canais correlacionados e SIC imperfeito
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-02) Gomes, Eduardo Gonçalves ; Olivo, Edgar Eduardo Benitez ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho, o desempenho em termos da probabilidade de outage para uma rede sem fio constituída por uma estação rádio-base (BS), que pretende se comunicar com dois usuários por meio do protocolo RSMA (Rate Splitting Multiple Access) é investigado. Assume-se que a comunicação por meio do enlace direto entre a BS e os usuários está indisponível devido à presença de obstáculos. Assim, uma superfície inteligente reconfigurável com capacidade de reflexão e transmissão simultânea (STAR-RISs, Simultaneously Transmitting And Reflecting RIS) é usada para auxiliar na comunicação entre a BS e os usuários, que estão localizados em ambos os lados da STAR-RIS. A STAR-RIS opera de acordo com o protocolo mode switching, em que parte dos elementos é usado apenas para transmissão e outra parte para reflexão. Assume-se ainda que os canais estão sujeitos a um desvanecimento do tipo Rice. Importante destacar que, devido ao espaçamento reduzido entre os elementos da STAR-RIS, considera-se o impacto da correlação dos canais sobre o desempenho do sistema; para tanto, o modelo considerado para geração de canais correlacionados é apresentado. Além disso, para um cenário com cancelamento sucessivo de interferência (SIC, Successive Interference Cancellation) imperfeito e canais descorrelacionados, uma expressão analítica aproximada é proposta. O desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações exaustivas de Monte Carlo em função de vários parâmetros-chave, como o número de elementos da STAR-RIS, o fator de correlação em função do espaçamento entre elementos e o fator de alocação de potência para as mensagens dos usuários no esquema RSMA.
Gain enhancement and sidelobe level reduction of rectangular microstrip patch antenna under operation of high-order modes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-06) Bernardo, Helton Silva ; Penchel, Rafael Abrantes ; Rosa, Guilherme Simon da
Emerging technologies are revolutionizing the market with advanced devices and increased data transmission power, thereby enhancing wireless connectivity performance. Furthermore, microstrip patch antennas (MPAs) are lightweight, compact, and can be easily integrated into flat surfaces, making them ideal for mobile devices and embedded communication systems, providing higher gain and directivities on higher-order modes. But, this operation involving higher sidelobe levels that it is problematic issue. In order to mitigate these problem, we propose two easy and simplest techniques: using slots and stubs method and permittivity analysis. Moreover, our study proposes an MPA operating in the TM50-like mode to achieve higher gain and lower sidelobe levels. Our methodology involves altering the surface current distribution of the resonator by introducing three sets of transverse slots at points of null electric field. We fabricated and characterized an antenna prototype resonating at 7.6 GHz in the C-band. The results demonstrate an increased realized gain of 15.0 dBi and reduced sidelobe levels to approximately 15 dB. Additionally, we present another technique focusing on permittivity analysis aimed at reducing sidelobe levels by adjusting the permittivity for a microstrip patch antenna operating in the TM30-mode. The findings reveal a significant reduction in sidelobe levels to -33 dB, while maintaining a constant directivity of 10 dBi—a standard value. Minor decreases were noted in both the effective area and aperture efficiency. Furthermore, we reduce the physical and effective size of the antenna in a conventional MPA project operating at 7.3 GHz. This is done to compare the performance of two evaluation methods: slots and stubs versus permittivity analysis. The gain-over-area metrics have demonstrated that the permittivity analysis yields significantly better results, showing a difference of 7 units (inverse wavelength in free-space squared) compared to the slots and stubs method (reduced SLL ~ 13.3 dB) method and permittivity analysis (reduced SLL ~ 12.7dB) both equivalently efficient.
Aplicação de materiais inteligentes para controle da instabilidade de whirl-flutter
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-04-29) Bastos, Sérvio Túlio Suenai Haramura ; Vasconcellos, Rui Marcos Grombone de
O fenômeno do whirl-flutter é uma instabilidade aeroelástica que deve ser considerada durante o projeto de uma aeronave. Esse é provocado pelo acoplamento dos modos estruturais da asa em concomitância com as forças aerodinâmicas que atuam nas pás das hélices e com efeito giroscópico atuante no rotor. Desse modo, um movimento instável pode ser produzido, causando danos e até falhas estruturais na aeronave. Normalmente, hélices ou rotores em uma nacele de uma asa são susceptíveis a tal fenômeno, especialmente quando esses possuem grande diâmetro, como no caso das aeronaves com capacidade de decolagem e pouso vertical (VTOL) com rotores móveis, como as tilt-rotors. Deste modo, com o intuito de melhorar o desempenho de tais aeronaves, diversos estudos buscaram formas de controle vibracional dos rotores das aeronaves. Contudo, mesmo com ampla aplicação em diversos estudos envolvendo problemas aeroelásticos, a aplicação piezoelétrica para problemas envolvendo o whirl-flutter, seja passivamente como transdutores (coleta de energia ou controle passivo) ou como atuadores (ativamente), permanecem, até onde se sabe, pouco exploradas. Ademais, comumente diversos estudos buscam a análise de estruturas lineares, negligenciando efeitos não lineares. No entanto, esses são intrínsecos a todo tipo de aeronave podendo surgir em projeto ou durante a vida operacional das mesmas. Tais efeitos podem engendrar, por exemplo, oscilações em ciclo limite ou comportamentos imprevisíveis não observados em projeto, podendo causar inclusive causar falhas catastróficas. Dessa forma, fica clara a importância tanto do fenômeno ora apresentado e da aplicabilidade dos materiais piezoelétricos e, portanto, a presente pesquisa buscou a realização da análise numérica para o controle vibracional do whirl-flutter em rotores de aeronaves de forma passiva, ativa e híbrida com a inclusão de materiais piezoelétricos nos sistemas linear e não linear com a inclusão do hardening estrutural e da folga, assim possibilitando a observância do controle das amplitudes de oscilação e postergação da velocidade flutter. Ademais, a idealização de um aparato experimental visando possíveis validações experimentais foi buscada.
Design and fabrication of helical antennas with non-uniform cross-section wire via metal additive manufacturing
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 0024-03-22) Martins, Nícholas Fonseca ; Penchel, Rafael Abrantes ; Santos, Denilson Paulo Souza dos
This dissertation presents a study on helical antennas, introducing a new mathematical formulation for representing the helix, in which the diameter, spacing, and cross-section of the metal wire are non-uniform. It is demonstrated how these modifications, combined with optimization techniques, can be used to improve the electromagnetic performance of designed antennas. Precisely defining the transition region between the helix and the central feeding point, a thicker wire was strategically employed at the base to enhance both the antenna’s operational bandwidth and mechanical strength, eliminating the need for additional support structures. The wire diameter was linearly reduced towards the top of the helix to improve radiation characteristics. To address the manufacturing challenges presented by the complex geometries of non-uniform helical antennas, the additive metal manufacturing process was employed. Maraging steel was chosen for its ability to withstand severe environmental conditions and temperature fluctuations without experiencing significant deformations, distinguishing it from polymer alternatives. The proposed formulation was explored using three models tailored for the X-band (8 GHz to 12 GHz): Model I) A standard helical antenna featuring uniform diameter and helix spacing; Model II) a helical antenna with non-uniform diameter and helix spacing; and Model III) a helical antenna with non-uniform diameter, cross-section, and helix spacing. The findings illustrate that the helical antenna utilizing a tapered cross-section wire (thicker at the base and thinner at the tip) exhibits significantly superior performance compared to the control models. Specifically, we present an eight-turn helical antenna that attained a measured reflection coefficient below −10dB and an axial ratio of less than 1dB across the X-band, with a peak realized gain in right-hand circular polarization (RHCP) of 10.8dBic.
Classificador open-world para o reconhecimento de ameaças em imagens aéreas de culturas agrícolas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-25) Silva, Mailson Gonçalves ; Coletta, Luiz Fernando Sommaggio ; Simões, Alexandre da Silva
A Agricultura de Precisão aliada ao Sensoriamento Remoto tem provocado avanços sem precedentes nas mais diversas atividades do campo. Com este progresso, o uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) tem permitido a obtenção de imagens de alta qualidade a um custo cada vez mais baixo. Isto tem naturalmente incentivado uma explosão de aplicações a partir do uso desses equipamentos, como, por exemplo, as que envolvem o combate às ameaças em culturas (doenças, pragas e ervas daninhas), que afetam a produtividade e implicam em gastos, muitas vezes descontrolados. Este trabalho leva em conta o Aprendizado de Máquina (AM) como um componente essencial para o sucesso e automação do monitoramento de ameaças no campo. Mais especificamente, considera-se neste trabalho modelos de AM para o reconhecimento de padrões em imagens coletados por VANTs, de maneira a detectar automaticamente pragas/doenças em uma cultura agrícola, minimizando, assim, o esforço humano nesta tarefa. Em especial, busca-se um classificador que seja escalável, no sentido de ser apto a assimilar incrementalmente novos padrões de ameaças, a fim de manter o bom desempenho do modelo mesmo diante do comportamento dinâmico dos dados quando em produção. Assim, esta pesquisa propõe um framework que viabiliza a obtenção de classificadores flexíveis o suficiente para incorporar novas classes, antes inexistentes no treinamento do modelo, à medida que aparecem em novos dados a serem classificados. Inspirado em Active Learning, a alternativa proposta gera classificadores de Cenário Aberto (também conhecido como Open-World), tornando possível a expansão da sua base de conhecimento com o mínimo de intervenção humana. A estrutura é experimentada sobre um conjunto de dados de uma cultura de eucaliptos com focos da doença Ceratocystis wilt, a qual deve ser incrementalmente aprendida pelo modelo. Como estratégias para detecção de nova classe, foram estudados critérios baseados em entropia e silhueta, com a proposição de uma versão modificada da silhueta atuando em conjunto com o classificador incremental iCaRL para compor, assim, o modelo Open-World testado. Os resultados alcançados superaram os atingidos com o modelo NNO da literatura, com destaque para o uso de menor quantidade de dados rotulados no processo. Entre os critérios testados, a silhueta proposta se mostrou mais robusta ao desbalanceamento de classes e, por fim, os experimentos evidenciaram que o framework proposto é uma alternativa válida para a obtenção de modelos Open-World.
Desenvolvimento em linguagem python de algoritmo para criptografia e desencriptografia de sinais com utilização de chaves dinâmicas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-01) Pareto Junior, Pedro Paulo ; Abbade, Marcelo Luís Francisco ; Nascimento, Luiz Henrique Bonani do
A criptografia de sinais é um processo de transformação das propriedades físicas dos sinais, tornando os sinais originais em sinais indecifráveis para quem não possui o algoritmo de desencriptação. Esta criptografia é realizada na Camada Física, e seu propósito consiste no aumento da segurança nesta camada dos sistemas de comunicações. Neste processo de encriptação o agente transmissor transforma o sinal original por meio de um algoritmo e de uma chave de encriptação. Enquanto o agente receptor poderá ter acesso ao sinal original por meio do processamento do algoritmo de desencriptação utilizando uma chave como entrada neste algoritmo. Nosso grupo escolheu a linguagem Python para simular criptografia de sinais, por ser de alto nível, multiplataforma, orientada a objetos, estruturada, com vasta e crescente biblioteca de funções, e gratuita. Podendo ser executada em qualquer sistema operacional por ser interpretada, além de permitir criação de classes com seus respectivos objetos. O objetivo deste trabalho foi implementar alguns dos módulos utilizados para este simulador e colaborar na implementação de outros. As principais contribuições deste trabalho foram as implementações do módulo de embaralhamento intercanal e o de chaves dinâmicas. O módulo de embaralhamento intercanal realiza o troca de amostras entre diferentes sinais presentes na entrada do simulador. Neste algoritmo há uma chave que vai promover a troca das amostras espectrais entre estes diferentes sinais, e esta chave é gerada por uma distribuição aleatória discreta das amostras. A chave que contêm a sequência do embaralhamento, será utilizada pelo receptor por meio de um algoritmo de desencriptação para realizar o desembaralhamento, e ter acesso à informação original. O resultado alcançado foi o mesmo gráfico dos valores de BER em função da SNR obtido pelo algoritmo em MatLab®. O objetivo do módulo das chaves dinâmicas foi de encriptar cada bloco de informação com uma chave distinta ao longo do tempo de forma dinâmica e automática para cada nova transmissão. Neste trabalho de maneira complementar foi implementado o algoritmo das chaves dinâmicas para a encriptação e desencriptação espectral de fase com processamento digital do sinal (spectral phase digital signal processing, SPE- DSP). O processamento deste algoritmo executa operações com manipulações de matrizes e vetores, através da utilização de várias funções auxiliares, para a geração das chaves dinâmicas. Este módulo foi integrado ao algoritmo de criptografia e descriptografia chamado simulador KryptoSJPy. Os resultados obtidos comprovam que a utilização das chaves dinâmicas na encriptação das mensagens atende as propriedades de difusão e confusão propostas por Shannon. Outro resultado foi que a comparação dos valores das chaves dinâmicas obtidas com o algoritmo das chaves dinâmicas realizados em MatLab® e em Python apresentou um desvio percentual igual a zero.
Ecodesign de antenas helicoidais com banda dupla para tecnologia wi-fi: desenvolvimento de um protótipo de antena com melhoramento no desempenho ambiental e tecnológico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-09-01) Alberto, Caio Henrique Teixeira ; Penchel, Rafael Abrantes ; Oliveira, José Augusto de
Na atual sociedade, as antenas desempenham um papel fundamental para os meios de comunicação e troca de informações. Um dos modelos mais utilizados e amplamente encontrado é a Antena Wi-Fi. A pesquisa utilizou da técnica Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) em uma Antena Wi-Fi que possui faixa de frequência de 2,4GHz/5,8GHz e 5dBi, com o intuito de avaliar os potenciais impactos ambientais negativos gerados durante o ciclo de vida do, produto, e na sequência, aplicar técnicas de Ecodesign para melhorar o desempenho ambiental do produto. O processo foi todo instruído e inicializado conforme as normas técnicas da ABNT 14040 (2009) e 14044 (2009). Primordialmente foi realizada a engenharia reversa do produto, sendo cada componente avaliada em relação a material, massa e energia para fabricação, conforme o auxílio de artigos científicos e datasheets encontrados na literatura. Processos de elaboração e construção específicos de cada peça, bem como seus designs, foram levados com extrema relevância para a ponderação dos cálculos posteriores. As etapas em questão mencionadas acima, pertencem ao Inventário do Ciclo de Vida (ICV), do produto analisado. Após esses procedimentos, todas as entradas obtidas foram inseridas do software GaBi Professional, utilizando a metodologia CML 2001/2016, onde categorias especificas de impactos ambientais revelaram qual componente, bem como seu subsistema pertencente era causador de maiores danos ambientais, etapa essa denominada Avaliação do Inventário do Ciclo de Vida (AICV). Por fim, baseado nas informações obtidas e em princípios e aplicações do Ecodesign, possíveis cenários de melhorias foram gerados a fim de garantir um melhor desempenho ambiental sem afetar o desempenho técnico do produto. Como resultado, foi verificado que os subsistemas estrutura externa e filamento interno eram os mais impactantes devido a presença de TPU + ABS/PC e Cobre respectivamente, sendo substituídos posteriormente pelos melhores cenários compostos por Aço-carbono e Bio-PP.
Avaliação de ciclo de vida de cabos de rede LAN como apoio na tomada de decisão no ecodesign
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-04) Maschio, Thuany de Andrade ; Oliveira, José Augusto de ; Penchel, Rafael Abrantes
As atualizações tecnológicas associadas aos produtos eletrônicos e elétricos geram a atenção aos impactos ambientais decorrentes do ciclo de vida dos produtos. No setor de telecomunicações, os cabos de redes de área local (LAN, local area networks) se destacam devido à produção e consumo em elevadas escalas. A cada alteração no desenvolvimento dos produtos, estes itens tendem a ter seu tempo de vida reduzidos e, consequentemente, os descartes acabam sendo por diversas vezes precoces e sem o devido tratamento e controle. Essa problemática, associada à potencialização do consumo de materiais para a fabricação acabam acarretando impactos ambientais. A fim de reduzir estes efeitos, propor melhorias no desempenho ambiental desse produto é objetivo estratégico para o setor de telecomunicações. Antes da implementação das melhorias, faz-se necessário avaliar os impactos ambientais do produto e identificar os hotspots para tornar o processo de tomada de decisão eficaz e eficiente. No entanto, não foram encontrados estudos com essa abordagem na literatura. Com o objetivo de identificar e quantificar a relevância dos impactos associados aos cabos de rede LAN foi aplicada a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Preliminarmente foi realizada uma revisão da literatura de alguns dos materiais utilizados na produção destes cabos, como polietileno convencional e biopolietileno (à base de etanol extraído da cana-de-açúcar). Esses compostos foram relacionados como forma de averiguar a efetividade da utilização da tecnologia sobre a minimização de massa de insumos para produção, e redução de uso energético e de água para a uso de equipamentos com a mesma finalidade. A partir disso, os dados do Inventário do Ciclo de Vida (ICV) da produção do cabo de rede LAN foram coletados com o apoio de uma empresa multinacional do setor de telecomunicações. Em um segundo momento, aplicou-se os conceitos de ecodesign para a formulação de cenários que minimizassem os impactos ambientais gerados no processo produtivo. Com o levantamento das opções de produto mais benéficas ao ecossistema, pôde-se identificar que os cenários com capa em biopolietileno, biopolietileno, alumínio e alumínio e biopolietileno apresentaram reduções de 28,92%, 94,41%, 0,47% e 94,75%, respectivamente, se comparados ao cenário tradicional. A partir dessas análises, identificou-se que o produto fabricado em alumínio e biopolietileno traz a melhor proposta de solução para o presente estudo.
Avaliação do efeito do crosstalk na capacidade de canal em sistemas de comunicações ópticas com multiplexação por divisão espacial
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-02) Zanitti, Débora Beatriz Claro ; Garde, Ivan Aritz Aldaya ; Benedito, Cintya Wink de Oliveira ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nesse projeto foi estudado e analisado a capacidade de sistemas de comunicações ópticas baseados em multiplexação por divisão espacial (SDM). A popularização de aplicações multimídia e a migração para sistemas de armazenamento e computação na nuvem estão conduzindo as pesquisas a desenvolverem sistemas cada vez mais eficientes, tanto em termos de eficiência espectral como energética. Além disso, o desenvolvimento da tecnologia de comunicação óptica coerente digital aumentou a capacidade do sistema próximo ao limite de Shannon imposto pela combinação de ruído aditivo e distorção não-linear. Para tal, os sistemas SDM se mostram promissores para alcançar tais objetivos pois permitem que sinais distintos sejam simultaneamente transmitidos explorando a diversidade espacial, usando fibras com múltiplos núcleos ou que suportem múltiplos modos. Estes sistemas geralmente apresentam um crosstalk não-desprezível além de serem afetados pela perda dependente do canal, assim sendo requerido um processamento de múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) para compensar tais deficiências. Porém, a incipiente pesquisa de SDM em sistemas de comunicações ópticas faz com que grande parte de ferramentas já desenvolvidas para sistemas MIMO sem fio continuem sendo inexploradas. Neste contexto, no presente trabalho é mostrado a adaptação dos conceitos e ferramentas MIMO a sistemas de comunicações ópticas, considerando as particularidades destes, para atingir a maior capacidade em sistemas SDM.
Projeto de amplificadores operacionais de transcondutância utilizando SOI FinFETs tensionados
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-25) Ribeiro, Arllen dos Reis ; Agopian, Paula Ghedini Der ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Visando circuitos com maiores performances e ocupando uma menor área, neste trabalho estudou-se o comportamento de um Circuito Operacional de Transcondutância projetado com SOI FinFETs tensionados. Para este estudo, foram utilizados transistores do tipo pFinFET e nFinFET com diferentes tamanhos de comprimento de canal, e também foram considerados dispositivos com canal tensionados e não tensionados. Sabe-se que o tensionamento mecânico tem como finalidade melhorar a mobilidade de elétrons e lacunas, porém além da mobilidade este tensionamento ocasiona alterações nos principais parâmetros dos dispositivos como: tensão limiar, inclinação sublimar, corrente de dreno, transcondutância e eficiência do transistor. Esses parâmetros estão ligados diretamente com o desempenho do circuito Amplificador Operacional de transcondutância (OTA) projetado, assim foi analisado de maneira comparativa o desempenho do OTA projetado com transistores tensionados e não tensionados. Três abordagens foram levadas em consideração para uma melhor análise comparativa do projeto do OTA considerando o tensionamento mecânico uniaxial: OTA projetado com FinFETs não tensionados, OTA projetado com FinFETs tensionados, mas considerando mesma corrente de polarização e OTA projetado com FinFETs tensionados considerando a mesma condição de inversão, onde a referência foi sempre o FinFET não tensionado. É válido ressaltar que estas análises foram feitas utilizando dispositivos com dois tamanhos de canais diferentes, 900nm e 150nm. A análise foi feita para avaliar a eficácia do tensionamento em diferentes tamanhos de comprimentos de canal e se o tensionamento mecânico é realmente uma técnica eficaz ao se tratar de circuitos analógicos operando com dispositivos nanométricos.
PID 4.0: Controlador Redundante de Processos para a Indústria 4.0 Baseado em Microsserviços
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-10) Rodrigues de Sá, Lucas Borges ; Godoy, Eduardo Paciência ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A Indústria 4.0 iniciou um processo de digitalização e para isso vêm utilizando novas tecnologias como a Internet das Coisas, Computação em Nuvem, Arquitetura Orientada a Serviços e Sistemas de Controle em Rede. O uso integrado dessas tecnologias em aplicações recentes de automação e controle de processos proporcionam vantagens, como a interoperabilidade vertical e a padronização da comunicação, através do compartilhamento de serviços em rede. Redundância, na automação industrial, significa manter sistemas duplicados ou triplicados para garantir a disponibilidade de processos e dispositivos críticos. Tendo em vista o contexto da Indústria 4.0 este trabalho desenvolveu uma nova abordagem para se fazer redundância de controladores de processo na indústria. O objetivo foi desenvolver um controlador redundante usando uma arquitetura de automação orientada a microsserviços. O controlador redundante PID 4.0 é baseado em uma modificação do algoritmo PIDPlus para controle de processos em rede e operação como um microsserviço. Adicionalmente, uma aplicação de redundância (orquestrador) é responsável pela orquestração dos microsserviços e o registro das variáveis de controle, permitindo o compartilhamento de dados das variáveis de processo entre os controladores redundantes (em réplica). O PID 4.0 pode ser alocado em diferentes hardwares, no computador ou até mesmo em nuvem industrial, fornecendo versatilidade a este tipo de solução. O projeto foi desenvolvido em uma planta piloto de controle de processos industriais orientada a microsserviços. Resultados experimentais relacionados ao desempenho de controle e ao tempo de resposta da malha de controle em diferentes cenários demonstram a viabilidade e robustez da implementação do controlador PID4.0 redundante como um serviço. Adicionalmente, um estudo do impacto da forma de comunicação entre os serviços e controladores redundantes no desempenho de controle foi realizado. Essa abordagem tem uma promissora redução de custos e tempo de desenvolvimento das aplicações utilizando a virtualização de controladores, além de redução de hardware utilizado.
Cenários de Ecodesign para alto-falantes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-04) Almeida, Allan Di Cunto D’Ávila de ; Oliveira, José Augusto de ; Penchel, Rafael Abrantes ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O mercado mundial de alto-falantes segue a tendência crescente das tecnologias de entretenimento eletrônico tanto em quantidade quanto em variedade. Consequentemente, os impactos ambientais causados durante o ciclo de vida dos alto-falantes aumentam na mesma proporção, indo na direção oposta ao que é determinado pelas leis e regulamentações ambientais mundiais e pelas tendências do mercado global. Mesmo assim, o desempenho ambiental desse tipo de produto não é considerado no processo decisório para atualizações tecnológicas no projeto de alto-falantes. Nesse sentido, o Ecodesign é a ferramenta de Engenharia de Ciclo de Vida mais adequada aplicada no projeto de um produto, uma vez que o desempenho ambiental é considerado ao longo das diferentes etapas do projeto. No entanto, a viabilidade do Ecodesign em produtos que exigem cadeias produtivas complexas depende da divisão do produto em subsistemas e componentes. Visando um processo assertivo para a tomada de decisão e implementação do Ecodesign, utilizou-se a avaliação do ciclo de vida, delimitando a metodologia com o foco de avaliar o desempenho ambiental de cada etapa e componente de um alto-falante em produção. Cenários de substituição de matéria-prima e modelagens serão aplicados e analisados, o que permitirá identificar a proposta com melhor desempenho ambiental dentro das tecnologias atuais.
Estudo da engenharia de atributos e qualidade de dados para desagregação de cargas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-12-15) Bosco, Thais Berrettini ; Gonçalves, Flavio Alessandro Serrão ; Souza, Wesley Angelino de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Devido à crescente necessidade de utilização otimizada de energia e caracterização detalhada dos perfis de consumo de eletricidade, o conceito de desagregação de cargas está ganhando atenção dentro da perspectiva de rede inteligente de energia (REI). Buscando melhorias relacionadas à conscientização do consumo de energia elétrica, este trabalho tem o intuito de contribuir com o estado do conhecimento do consumo individualizado por eletrodoméstico, apresentando estudos de aplicações e uma análise crítica sobre o uso de atributos de desagregação de cargas baseados em teorias de potência. A avaliação das estratégias propostas é efetuada considerando conjuntos de bancos de dados de referências da literatura (PLAID), que descreve comportamentos de cargas elétricas reais em funcionamento, e utilizando-se do software PSim, os mesmos são simulados, e a partir de índices de potência e de corrente calculados com base em teorias de potência, compõe-se o banco de dados teórico. As teorias de potência aplicadas são CPC, CPT e IEEE 1459-2010, que com seus conceitos modernos apresentados no decorrer do trabalho, auxiliam no estabelecimento dos atributos relevantes que são utilizados no processo de desagregação de cargas. Diferentes algoritmos de aprendizado de máquinas (k-enésimo vizinho mais próximo, Máquina de vetor de suporte e Floresta Aleatória) são aplicados nos processos de classificação e suas performances analisadas, tendo resultados com precisões maiores que 99 %. Uma otimização no banco de dados é proposta por meio dos estudos de correlação existente entre os atributos que constituem o banco de dados, possibilitando reduzir de 55 para 7 atributos mantendo a precisão de classificação de cargas em valores maiores que 99 %. Desta forma, além da contribuição relacionada à validação da criação de um banco de dados teórico a ser utilizado no conceito de desagregação de cargas elétricas, destaca-se que a otimização do mesmo traz o benefício de redução na demanda de processamento, tanto na questão dos cálculos de índices de potência e corrente, quanto na etapa de classificação das cargas.
Simulação de redes de sincronismo usando computação paralela
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-12-19) Maciel, Elvio Alexandrini ; Bueno, Átila Madureira ; Andrade, Maria Glória Caño de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Sistemas dinâmicos são usados para modelar e fazer previsões de sistemas físicos, biológicos e até financeiros, porém uma grande variedade de sistemas apresentam comportamentos irregulares e imprevisíveis, onde uma pequena perturbação nas condições iniciais pode resultar em uma grande diferença da resposta desejada. Dentro deste conceito, encaixam-se as malhas de sincronismo que integram inúmeras aplicações da Engenharia, principalmente as redes de comunicação que, estando em sincronismo, caracterizam-se pelo fato de diversos osciladores operarem na mesma frequência e fase. Um dos circuitos osciladores mais conhecidos e empregados nesse tipo de aplicação é o PLL (Phase-Locked Loop) que trata de um sistema de controle de malha fechada que a partir de um sinal de referência, gera um sinal de saída sincronizado. Por manter em regime permanente a frequência de sinal com o de entrada, tal sistema pode rastrear o sinal amostrado. Projetar corretamente redes de distribuição de sinal de tempo implicam no bom desempenho no desempenho, na confiabilidade da comunicação e na integridade dos dados transmitidos. Nesse contexto, pretende-se oferecer uma nova abordagem ao assunto, através da computação paralela, que é uma forma de se realizar vários cálculos ao mesmo tempo, nos diversos núcleos de processamento de um processador multicore, operando sob o princípio de que grandes problemas podem ser divididos em problemas menores, que então são resolvidos concorrentemente. Ao empregar paralelismo computacional, pretende-se reduzir o tempo necessário para solucionar um problema e consequentemente resolver problemas mais complexos e de maiores dimensões.
Simulação de rede de sincronização mestre escravo de duas vias (TWMS) com computação paralela
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-12-16) Batista, Matheus Silva ; Bueno, Átila Madureira ; Andrade, Maria Glória Caño de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A aplicação de redes de distribuição de sinal de relógio mestre escravo de duas vias (do inglês, two-way master slave - TWMS) atua no espalhamento e troca de informações entre os componentes de computação, comunicação e sistemas dinâmicos complexos. A crescente necessidade de comunicação e trocas de informações trouxeram a necessidade de desenvolvimento de uma rede mundial interconectada para suprir essa demanda. A rede de distribuição de sinal de relógio é uma parte importante dessas redes e tem com o Phase locked-loop (PLL), a dinâmica necessária para a sincronização de um oscilador local com um sinal de referencia em fase e frequência. Usualmente, as redes PLL são construídas em topologias mutuamente conectadas ou mestre-escravo, sendo a utilização dessa configuração devido à sua simplicidade e baixo custo. A simulação numérica de redes de distribuição de sinal de relógio é importante devido à capacidade de se testar possibilidades e características dos componentes do PLL. Neste trabalho, uma rede TWMS é construída usando lógica de algoritmos paralelos, com o objetivo de desenvolver uma estratégia de simulação mais eficiente, e estudar os efeitos da interação de PLLs rodando em um sistema de computação paralela.
Rede híbrida LoRa em malha: LoRaWAN para aplicações de internet das coisas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-03) Almeida, Nelson Camilo de ; Godoy, Eduardo Paciência ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A Internet das Coisas (IoT) possibilita o sensoriamento e controle remotos, obtenção e análise de dados e deve permitir a conexão de mais dispositivos. Uma infraestrutura de rede de comunicação é necessário para habilitar a troca de informações entre os elementos de uma aplicação de IoT. Neste sentido, várias tecnologias de comunicação em rede foram desenvolvidas e têm sido utilizadas para este fim. Entre essas tecnologias, as recentes LPWANs que permitem conexões de rede sem fio de longa distância e baixo consumo de energia em dispositivos normalmente conectados a baterias, porém, com baixas taxas de transmissão de dados. As tecnologias LPWANs mais comuns são: SigFox, NB-IoT e LoRaWAN, sendo que todas estas enfrentam um problema de aplicação em comum: a presença de obstáculos e localização topográfica dos dispositivos originam áreas de sombra (sem cobertura) dentro da área de cobertura de comunicação. A topologia utilizada nessas redes (estrela-de-estrelas) agrava ainda mais esta situação. Neste sentido, faz-se necessário buscar alternativas para melhorar a cobertura dessas redes e a possibilidade de superar estes obstáculos permitindo assim que áreas, antes de sombra, possam ser sensoreadas permitindo um melhor aproveitamento dos protocolos de longa distância. Este trabalho apresenta uma solução para este problema através do desenvolvimento de uma rede híbrida composta pela integração de uma rede LoRa em malha com uma rede LoRaWAN. Essa rede híbrida é baseada em um hardware de baixo custo, chamado de Proxy que coordena uma rede LoRa em malha e conecta, de forma transparente, os dispositivos dessa rede à rede LoRaWAN. Essa solução habilita a comunicação de dispositivos em áreas de sombra da cobertura LoRaWAN, além da possibilidade de estender a área de cobertura LoRaWAN através da rede LoRa em malha.

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